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九、化学反应与能量知识点复习1、概念界定：环境反应体系以外物质统称环境；体系对化学反应中涉及物质的总和。2、反应热、焓变（H）（1）任何化学反应在发生物质变化的同时都伴随着能量的变化，能量变化通常表现为热量变化，及放出热量或吸收热量。（2）化学反应中，当反应物和生成物具有相同温度时，所放出或吸收的热量称为化学反应的反应热。（3）焓（H）是与内能有关的物理量。焓变（H）是指在一定条件下，生成物与反应物的焓值差，它是恒压条件下化学反应的反应热，它决定来某一化学反应吸收或放出的热量。焓变值得符号是H，单位常用kJ/mol。注：a、反应热的值受多种因素影响【如测定条件（温度、压强）、反应物的物质的量，物质的聚集状态等】的影响。中学化学一般研究的是一定压强下，在敞口容器中发生的反应所放出或吸收的热量，此条件下的反应热才是焓变。b、许多化学反应的反应热可以通过实验用量热计直接测得。c、H的单位“kJ/mol”并不是每摩尔具体物质反应时伴随的能量变化是多少千焦，而是指给定形式的具体反应以各物质的化学计量数来计量物质的量时伴随的能量变化，式中mol1不能理解为每摩尔反应物或生成物，应理解为“每摩尔反应”。d、同一化学反应，物质的化学计量数不同，则H的符号，单位相同，数值不同，数值与化学计量数对应成正比。3、化学反应伴随能量变化的微观解释化学反应的实质是旧的化学键断裂和新的化学键形成的过程，旧的化学键断裂需吸收能量，新的化学键形成需放出能量，由于吸收和放出的能量不同，必然导致化学反应会吸收或放出能量。4、 放热反应和吸热反应（1）概念：放热反应：反应完成时，生成物释放的总能量比反应物吸收的总能量大，是放热反应。（体系能量降低）常见的放热过程：燃烧、酸碱中和、活泼金属与水或酸反应、铝热反应、 燃烧、酸碱中和、活泼金属与水或酸反应、铝热反应、 多数化合反应、原子结合为分子等。在溶于水的过程中放热的有：固体NaOH、熟石灰、浓硫酸、SO3。吸热反应：反应完成时，生成物释放的总能量小于反应物吸收的总能量，是吸热反应。（体系能量升高）（2）焓变符号，规定放热反应的H为“”，吸热反应的H为“”。即放热反应的H0，吸热反应的H0。常见的吸热过程：多数分解反应、盐类的水解反应、金属的冶炼(铝热 多数分解反应、盐类的水解反应、金属的冶炼 铝热 除外)、分子拆成原子等。在溶于水的过程中吸热的有：绝大多数的硝酸盐，所有铵盐，例如KNO3、NH4NO3。H的计算方法：H生成物能量总和反应物能量总和反应物键能总和生成物键能总和5、热化学方程式（1）表明反应放出或吸收的热量的化学方程式叫做热化学方程式。热化学方程式不仅表示了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。（2）书写热化学方程式的注意事项要注明温度、压强，但中学所用的H数据一般都是25、101Kpa下的数据，因此可不特别注明。须注明H的“”与“”。“”表示吸收热量，“”表示放出热量。要注明反应物和生成物的聚集状态。g表示气体，l表示液体，s表示固体，热化学方程式中不用气体符号或沉淀符号。热化学方程式各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子或原子数。因此热化学方程式中化学计量数可以是整数也可以是分数。注意热化学方程式表示反应已完成的数量，由于H与反应完成的物质的量有关，所以化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与H相对应。即对于相同的物质反应，当化学计量数不同，其H也不同。当化学计量数加倍时，H也加倍。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。对于化学式形式相同的同素异形体，还必须在化学是后面标明其名称。如C（s，石墨）可逆反应的热化学方程式，表示完全反应的反应热。例如：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）；H= 197kJ/mol6、燃烧热（1）概念：25、101Kpa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热，单位为kJ/mol。（2）注对物质的量限制：必须是1mol：1mol纯物质是指1mol纯净物（单质或化合物）；完全燃烧生成稳定的氧化物。如CCO2 (g)；HH2O(l)；NN2 (g)；PP2O5 (s)；SSO2 (g)等；物质的燃烧热都是放热反应，所以表示物质燃烧热的H均为负值，即H0。燃烧热可以表达为Hx kJ/mol或x kJ/mol，（3）表示燃烧热热化学方程式的写法以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数，故在热化学方程式中常出现分数。（4）有关燃烧热计算：Q（放）n（可燃物）Hc。Q（放）为可燃物燃烧放出的热量，n（可燃物）为可燃物的物质的量，Hc为可燃物的燃烧热。7、中和热（1）定义：稀溶液中，酸和碱发生中和反应生成1mol水时的反应热（2）注意：稀溶液是指物质溶于大量水，即大量水中物质的溶解热效应忽略不计；一般是指酸、碱的物质量浓度均小于或等于1molL1；中和热不包含离子在水中的生成热、物质的溶解热、电解质电离的吸热所伴随的热效应；中和反应的实质是H+和OH化合生成水，H+（aq）OH（aq）H2O(l)；H57.3kJ/mol表示强酸强碱稀溶液反应的中和热；弱酸弱碱因为电离时要吸热或电离出的H+和OH物质的量小于对应酸碱的物质的量，所以弱酸弱碱参加的中和反应，其中和热H57.3kJ/mol，表示中和热偏小。测定中和热实验关键因素：酸与碱充分反应；防止热量散失，酸碱溶液浓度等。如浓硫酸与碱反应。若反应过程中有其他物质生成（生成沉淀的反应一般为放热反应），这部分反应热也不包含在中和热内，生成沉淀的反应测得中和热偏高。（3）书写中和热的热化学方程式时，以生成1molH2O为标准来配平其余物质的化学计量数。8、盖斯定律（1）定义：化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的；即化学反应热只与其反应的始态和终态有关，而与具体反应进行的途径无关（2）应用：a、利用总反应和一个反应确定另一个反应的热效应b、热化学方程式之间可以进行代数变换等数学处理（3）反应热与键能关系键能：气态的基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。键能既是形成1mol化学键所释放的能量，也是断裂1mol化学键所需要吸收的能量。由键能求反应热：反应热等于断裂反应物中的化学键所吸收的能量（为“”）和形成生成物中的化学键所放出的能量（为“”）的代数和。即H反应物键能总和生成物键能总和E反E生常见物质结构中所含化学键类别和数目：1molP4中含有6molPP键；28g晶体硅中含有2molSiSi键；12g金刚石中含有2molCC键；60g二氧化硅晶体中含有4molSiO键（4）反应热与物质稳定性的关系：不同物质的能量（即焓）是不同的，对于物质的稳定性而言，存在着“能量越低越稳定”的规律，因此，对于同素异形体或同分异构体之间的相互转化，若为放热反应，则生成物能量低，生成物稳定；若为吸热反应，则反应物能量低，反应物稳定。几种题型1、已知化学反应A2(g)B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，下列正确的是A、每生成2分子AB吸收b kJ热量B、该反应热H(ab) kJmol1C、该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量D、断裂1 mol AA和1 mol BB键，放出a kJ能量2、红磷(P)和Cl2发生反应生成PCl3和PCl5，反应过程和能量的关系如下图所示，图中的H表示生成1 mol产物的数据。已知PCl5分解生成PCl3和Cl2，该分解反应是可逆反应。下列说法正确的是A其他条件不变，升高温度有利于PCl5的生成B反应2P(s)5Cl2(g)=2PCl5(g)对应的反应热H798 kJ/molCP和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式为：2P(s)3Cl2(g)=2PCl3(g)H306 kJ/molD其他条件不变，对于PCl5分解生成PCl3和Cl2的反应，增大压强，PCl5的转化率减小，平衡常数K减小3、在火箭推进器中装有还原剂肼(N2H4)和强氧化剂H2O2，当它们混合时，即产生大量的氮气和水蒸气，并放出大量的热。已知0.4 mol液态肼和足量H2O2反应生成氮气和水蒸气时放出256.64 kJ的热量。（1）写出肼和H2O2反应的热化学方程式_。（2）已知H2O(l)=H2O(g)H44 kJ/mol，则16 g液态肼与足量双氧水反应生成氮气和液态水时，放出的热量是_。（3）上述反应应用于火箭推进器，除释放出大量热量和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是_。（4）向次氯酸钠溶液中通入一定物质的量的氨气可生成肼，写出反应的离子方程式_，该反应的还原产物是_。4、已知25、101 kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为C(石墨)O2(g)CO2(g) H393.51 kJmol1C(金刚石)O2(g)CO2(g) H395.41 kJmol1，据此判断，下列说法中正确的是A由石墨制备金刚石是吸热反应，石墨的能量比金刚石的低B由石墨制备金刚石是吸热反应，石墨的能量比金刚石的高C由石墨制备金刚石是放热反应，石墨的能量比金刚石的低D由石墨制备金刚石是放热反应，石墨的能量比金刚石的高5、化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。下列说法中正确的是A1mol N2(g)和1mol O2(g)反应放出的能量为180kJB1mol N2(g)和1mol O2(g)具有的总能量小于2mol NO(g)具有的总能量C通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NODNO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水6、氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。已知：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H206.2kJmol1CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)H247.4kJmol12H2S(g)2H2(g)S2(g)H169.8kJmol1（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为_。（2）H2S热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分H2S燃烧，其目的是_；燃烧生成的SO2与H2S进一步反应，生成物在常温下均非气体，写出该反应的化学方程式：_。（3）H2O的热分解也可得到H2，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图（1）所示。图中A、B表示的物质依次是_。（4）电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢的装置示意图见图（2）（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为_。（5）Mg2Cu是一种储氢合金。350时，Mg2Cu与H2反应，生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为_。7、甲醇是人们开发和利用的一种新能源。已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H1571.8 kJ/mol；CH3OH(g)1/2O2(g)=CO2(g)2H2(g) H2192.9 kJ/mol。（1）甲醇蒸气完全燃烧的热化学反应方程式为_。（2）反应中的能量变化如图所示，则H2_ kJ/mol（用E1、E2表示） （3）H2(g)的燃烧热为_。（4）请你分析H2(g)作为能源比甲醇蒸气作为能源的优点：_（写出两点即可）。3、解析：(1)首先根据题意确定反应物和生成物，然后写出化学方程式：N2H42H2O2=N24H2O。0.4 mol液态肼和足量H2O2反应生成氮气和水蒸气时放出256.64 kJ的热量，则1 mol液态肼和足量H2O2反应时放出热量为：2.5256.64 kJ641.6 kJ，由此可写出上述反应的热化学方程式。(2)16 g液态肼的物质的量为0.5 mol，则与足量双氧水反应生成0.5 mol N2和2 mol H2O(l)时放出热量为：0.5 mol641.6 kJ/mol2 mol44 kJ/mol408.8 kJ。(3)反应生成的物质是N2和H2O，无污染。(4)氨气中氮元素的化合价为3，肼分子中氮元素的化合价为2，则氨是还原剂，次氯酸钠是氧化剂，还原产物是NaCl，然后根据电子转移守恒以及电荷守恒即可写出离子方程式。答案：(1)N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(g)H641.6 kJ/mol(2)408.8 kJ(3)产物为氮气和水，无污染(4)2NH3ClO=N2H4ClH2ONaCl答案：（1）CH4(g)2H2O(g)CO2(g)4H2(g)H165.0kJmol1（2）为H2S热分解反应提供能量2H2SSO22H2O3S(或4H2S2SO24H2O3S2)（3）H、O(或氢原子、氧原子)（4）CO(NH2)28OH6eCON26H2O（5）2Mg2Cu3H2MgCu23MgH25、解析：(1)根据盖斯定律，反应反应可得甲醇蒸气完全燃烧的热化学方程式为：CH3OH(g)3/2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H764.7 kJ/mol。(2)反应的最终能量变化只与始态、终态能量有关，与中间状态无